labview信号处理完美版

第一章系统开发平台

1.1硬件平台

硬件平台是虚拟仪器的物理基础，所以为了完成虚拟仪器的设计，首先必须要选择合适的硬件平台。本文设计的系统，硬件平台主要由两部分组成：数据采集卡（DAQ）、PC机。硬件平台的结构如图1-1所示。

图1-1 硬件结构平台

1.1.1数据采集卡的选取

由于计算机所能识别的信号是数字信号，振动、温度、湿度等信号经过传感器和放大器可以输出为模拟电信号，必须经过离散化和数字化才能被计算机所识别，数据采集卡就是实现这一转换功能，为整个后续对信号处理中起到了乘前启后的关键作用。一般常用的数据采集卡（DAQ）的结构如图1-2 所示。

图1-2（a）共用一个A/D

图1-2（b）多个A/D

一般数据采集设备的两个主要指标：

1.采样率

对数据采集设备来说，采样率是A/D芯片转换的速率，不同的设备具有不同

的采样率，进行测试系统设计时应该根据测试信号的类型选择适当的采样率，盲

目提高采样率，会增加测试系统的成本。

2.分辨率

分辨率是数据采集设备的精度指标，用A/D转换的数字位数表示。如果把数

据采集设备的分辨率看作尺子上的刻度，同样长度的尺子上刻度线越多，测量就

越精确。同样的，数据采集设备A/D转换的位数越多，把模拟信号划分得就越细，

可以检测到的信号变化量也就越小。在图1-3所示中用一3位的A/D转换芯片去转换振幅为5V的正弦信号，它将峰—峰为10V的电压分成32=8段，则每次采样的模拟信号转换为其中的一个数字段，用000~111之间的码来表示。而用它得到

正弦波的数字图象是非常粗糙的。若改用16位的A/D转换芯片，则将10V电压2=65536段，经过A/D转换之后的数字图象是相当精细，完全能反映出原分成16

始的模拟信号。

图1-3 A/D芯片的位数对反映原始信号的影响

目前工程上常用的数据采集卡分辨率为12位，可以满足一般应用的要求。对于有较高要求的场合，可以使用16位或24位的数据采集卡。可是，选择高分辨率的数据采集卡无疑是增加了测试成本，但可以通过对A/D 芯片位数的充分利用可以在不增加投资的情况下达到预期的要求。合理使用数据采集卡的途径有两个：

1. 合理设置设备的量程范围

设备的量程范围是A/D 芯片可以数字量化的最大和最小模拟信号的电压值。数据采集卡的性能指标给出的分辨率是满量程状态时的参数。如果实际上被测信号的电压幅值达不到满量程的范围，可以通过设置使设备的实际量程范围与模拟信号的电压范围相匹配，这样就充分利用了设备现有的分辨率。

2. 合理进行信号极限设置

并不是永远能够通过设备的范围的设置来充分利用A/D 芯片的分辨率。有些设备的范围不允许用户设置，还有时同时监测几个信号，它们的电压范围差别非常大。在设备无能为力的时候，通过信号的极限设置能很好地解决问题。信号的极限设置实际上就是单独确定每一个通道被检测的模拟信号的最大值和最小值，而且合理的极限设置可以让A/D 转换时更多地划分信号，使数字图象能完好地反映出原始信号。但是设置过低的极限是没有意义的。下面给出一个公式用于计算数据采集设备可检测到的输入模拟信号最小变化量。

2

分辨率设置被测信号极限值代码宽度= 在实际测量中，我们经常需要同时对多个信号进行采集，这时可以采用多通道的数据采集卡来实现。多通道的数据采集卡通常有两种方案：（1）共用一个A/D 转换器的模拟多路开关，如图1-2（a ）所示；（2）多个独立A/D 转换器的数字多路开关，如图1-2（b ）所示。

这两种方式各有其优缺点：（1）共用一个A/D 转换器的模拟多路开关的优点是成本低、结构简单，但各通道间有时间差，采样频率低一些；（2）多个独立A/D 转换器的数字多路开关的优点是采样频率高，各通道可以同时采集与转换，各通道间没有时间差，但是成本比较高。本论文是采用了第一种方案，即模拟通道共用一个A/D 。

数据采集卡的主要任务是把模拟信号转换成数字信号，形成计算机能够处理的数组。数据采集卡与计算机的接口方式直接影响着数据传输的速度，所以在选取数据采集卡的时候要充分考虑接口方式对整个虚拟仪器的影响。目前，PC 机与数据采集部分的连接，除了利用PC 机内各种总线的插卡外，多采用并口及串口方式。但是，串口方式速度太慢；并口方式较快，但不足之处是在中断方式时，优先级较低，将影响系统的实时和在线采集性能，且采集卡和打印机不能同时使用。而最近几年迅速发展起来的USB 接口方式克服了串、并口采集方式的上述缺点，并且目前的计算机已将USB 作为标准配置，且大部分计算机有不止一个USB 接口，不会影响计算机其他USB 接口部件的使用。

正是因为USB 接口具有其他接口形式无法比拟的优势，所以选择DAQ 时，本论文采用了北京迪阳公司的U18型数据采集卡，硬件结构如图1-3所示，它采用了ADS774模数转换芯片，优点是解决了采样频率低的缺点。

U18型数据采集卡的性能和技术指标如下：

(1) 模拟信号输入部分

● 模拟输入电压范围：51010V V V ±±+ 、

、0； ● 模拟通道输入数：16路单端/8路双端；

● 模拟输入阻抗：100M Ω；

● 模拟输入共模电压范围：2V >±；

(2) A/D 转换电路部分

● A/D 分辨率：12Bit （4096）；

● 非线性误差：1LSB ±（最大）；

● 转换时间：10s μ；

● 系统测试精度：0.1%；

(3) D/A 转换电路部分

● 输出通道数：4路；

● 模拟输出电压范围：05010510V V V V ±± 、

、、； ● D/A 分辨率：12Bit （4096）；

● 非线性误差：1LSB ±（最大）；

● D/A 输出精度（满量程）：1LSB ±；

● 建立时间：10s μ（0.01%精度）；

● 输出阻抗：0.2Ω

(4) 开关量输入输出部分

● 16路数字量输入；

● 16路数字量输出；

● 数字端口满足标准TTL 电气特性；

● 数字量输入最低的高电平/最高的低电平：2V/0.8V

● 数字量输出最低的高电平/最高的低电平：3.4V/0.5V

图1-3 U18型数据采集卡原理结构框图

在Windows环境下将U18数据采集卡插入到计算机的USB接口中，利用计算机提示的安装向导，然后指到北京迪阳科技公司提供的该卡的硬件驱动程序并安装。等安装驱动完毕后，系统会提示“找到新硬件，可以使用”。这时说明USB 设备已经安装成功，用户可以对U18数据采集卡进行使用了。

1.1.2PC机的选取

硬件平台的核心是计算机，计算机的合理选择直接影响着整个仪器系统的性能。计算机技术日新月异的发展，使得计算机的性能不断提高。所以在PC机的选用中一般可以使用台式计算机，但如果考虑到工程现场测试的需求，仪器系统的计算机即要有高的运算速度，又要易于携带、便于使用，可以使用笔记本式计算机。本论文选用的是台式计算机。

1.2软件平台

虚拟仪器的开发必须基于一定的软件开发平台，经过广泛调研，考察、比较各种虚拟仪器软件开发平台(Visual C++ , Visual Basic ,Delphi , C++ Builder)的优缺点，本论文最终采用了美国NI（National Instrument）公司开发的面向仪器与

测控过程的图形化开发平台——LabVIEW 7.1作为软件开发环境，如图1-4所示。

图1-4 LabVIEW 7.1软件环境

1.2.1LabVIEW软件介绍

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）是美国NI 公司（National Instrument Company，简称NI 公司）推出的一种基于G 语言（Graphics Language，图形化编程语言）的虚拟仪器开发软件。LabVIEW 具有多个图形化的操作模板，用于创建和运行程序。这些操作模板可以在屏幕上随意移动，并可以在屏幕的任一位置放置。操纵模板共有三类,为工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和功能（Functions）模板，如图1-5所示。

图1-5 分别为工具、控制和功能三类模板

使用LabVIEW 软件编制的程序称为虚拟仪器程序，简称VI。VI 包括三个部分：程序前面板、框图程序和图标/连接器。

程序前面板用于设置输入数值和观察输出量，用于模拟真实仪表的前面板。在程序前面板上，输入量称为控制（Controls），输出量被称为显示( Indicators)。控制和显示是以各种图标形式出现在前面板上，如旋钮、开关、按钮、图表等，这使得前面板直观易懂。

1.2.2LabVIEW软件开发过程介绍

下面通过建立一个模拟温度测量的VI例子来说明如何使用LabVIEW 软件创建一个VI。假设传感器输出电压与温度成正比。例如，当温度为70°时，传感器输出电压为0.7V。本程序也可以用摄氏温度来代替华氏温度显示。

本程序用软件代替了DAQ数据采集卡。使用Demo Read V oltage子程序来仿真电压测量，然后把所测得的电压值转换成摄氏或华氏温度读数。步骤如下：

前面板：

图1-6 模拟温度测量前面板

1．用File菜单的New选项打开一个新的前面板窗口。

2．把温度计指示部件放入前面板窗口。

a.在前面板窗口的空白处点击鼠标键，然后从弹出的Numeric子模板中

选择Thermometer。

b.在高亮的文本框中输入“温度计”,再点击鼠标键按钮。

3．重新设定温度计的标尺范围为0.0到100.0。使用标签工具A，双击温度计标尺的10.0，输入100.0，再点击鼠标键或者工具栏中的V按钮。

4．在前面板窗口中放入竖直开关控制。

a.在面板窗口的空白处点击鼠标键，然后弹出的Boolean子模板中选择

Vertical Switch,在文本框中输入“温度值单位”,再点击鼠标键或者工

具栏中的V按钮。

b.使用标签工具A，在开关的“条件真”（true）位置旁边输入自由标签

“摄氏”,再在“条件假”（false）位置旁边输入自由标签“华氏”。

框图程序：

图1-7 模拟温度测量后面板

1.从Windows菜单下选择Show Diagram功能打开框图程序窗口。

2.点击框图程序窗口的空白处，弹出功能模板，从弹出的菜单中选择所需的

对象。本程序用到下面的对象：

Demo Read V oltage VI程序（Tutorial子模板）。在本例中，该程序模拟从DAQ卡的0通道读取电压值。

Multiply（乘法）功能（Numeric子模板）。在本例中，将读取电压值乘以100.00，以获得华氏温度。

Subtract（减法）功能（Numeric子模板）。在本例中，从华氏温度中减去

32.0，以转换成摄氏温度。

Divide（除法）功能（Numeric子模板）。在本例中，把相减的结果除以

1.8以转换成摄氏温度。

Select（选择）功能（Comparison子模板）。取决于温标选择开关的值。

该功能输出华氏温度（当选择开关为False）或者摄氏温度（选择开关为True）数值。

数值常数。用连线工具，点击你希望连接一个数值常数的对象，并选择Create Constant功能。若要修改常数值，用标签工具双点数值，再写入新的数值。

字符串常量。用连线工具，点击你希望连接字符串常量的对象，再选择Create Constant功能。要输入字符串，用标签工具双击字符串，再输入新的字符串。

3.使用移位工具（Positioning tool），把图标移至图示的位置，再用连线工具

连接起来。

Demo Read V oltage VI子程序模拟从数据采集卡的0通道读取电压，我们的程序再将读数乘以100.0转换成华氏温度读数，或者再把华氏温度转换成摄氏温度。

4.选择前面板窗口，使之变成当前窗口，并运行VI程序。点击连续运行按

钮，便程序运行于连续运行模式。

5.再点击连续运行按钮，关闭连续运行模式。

6.创建图标Temp：

此图标可以将现程序作为子程序在其他程序中调用。创建方法如下：

a.在面板窗口的右上角的图标框中点击鼠标，从弹出菜单中选择Edit

Icon功能。

b.双点选择工具，并按下Delete键，消除缺省的图标图案。

c.用画图工具画出温度计的图标。

使用文本工具写入文字，双击文本工具把字体换成Small Font。

当图标创建完成后，点击OK以关闭图标编辑。生成的图标在面板窗口的

右上角。

7.创建联接器端口：

a.点击右上角的图标面板，从弹出菜单中选择Show Connector功能。

LabVIEW将会根据控制和显示的数量选择一种联接器端口模式。在

本例中，只有两个端口，一个是竖直开关，另一个是温度指示。

b.把联接器端口定义给开关和温度指示。

c.使用连线工具，在左边的联接器端口框内按鼠标键，则端口将会变

黑。再点击开关控制件，一个闪烁的虚线框将包围住该开关。

d.现在再点击右边的联接器端口框，使它变黑。再点击温度指示部件，

一个闪烁的虚线框将包围住温度指示部件，这即表示着右边的联接

器端口对应温度指示部件的数据输入。

e.如果再点击空白外，则虚线框将消失，而前面所选择的联接器端口

将变暗，表示你已经将对象部件定义到各个联接器端口。

8.确认当前文件的程序库路径为Seminar.LLB，用文件菜单的SA VE功能保

存上述文件，并将文件命名为Thermometer.Vi。

现在，该程序已经编制完成了。它可以在其他程序中作为子程序来调用。联接器端口的输入端用于选择温度单位，输出端用于输出温度值。

9.关闭该程序

从以上过程可以看出，LabVIEW软件大大降低了对编程者编程经验和熟练程度的要求，易于学习和使用，提高了编程效率，被誉为“工程师和科学家的语言”。

1.2.3驱动程序接口介绍

LabVIEW 强大功能归因于它的层次化结构，用户可以把创建的VI 程序当子程序调用，以创建更复杂的程序，而这种调用的层次是没有限制的。其层次化结构，分为驱动层软件和应用层软件。驱动层软件是控制硬件设备的驱动接口，是连接主控计算机与仪器设备的纽带。本虚拟仪器的驱动层软件的驱动接口，是利用数据采集卡的驱动提供库函数自行创建的。应用层软件是根据仪器功能要求，确定程序的流程图、处理算法。

为了提高程序开发效率，本系统驱动程序接口通过调用Windows 标准共享库函数实现，这里所用的库函数是由数据采集卡的驱动程序创建的。LabVIEW 在Advanced 函数子模板中提供了调用库函数节点（Call Library Function）。通过对该节点的动态库名、函数名、参数名、参数数据类型、返回值类型等进行配置，就可以完成驱动程序的接口创建。下面简单介绍一下数据采集中常用的几个驱动程序接口。

(1)InitDeviceAD

开始数据采集之前，首先用CreatDevice 函数创建一个设备对象句柄hDevice并传给InitDeviceAD 函数，用户就是通过这个句柄获得对采集卡的控制权。然后，InitDeviceAD 函数初始化AD 部件，再启动AD 设备，其函数结构如图1－8 所示。其中hDevice 是由CreatDevice 创建的USB 设备对象句柄，pADPara 是设备对象参数结构，它决定了数据采集卡的各种状态及工作方式，如采样通道、采样频率等硬件参数。而返回值则用来判断设备对象初始化成功与否，如果成功,则返回TRUE,否则返回FALSE。

图1-8 InitDeviceAD函数

(2)ReadDeviceAD

数据采集卡启动之后，用ReadDeviceAD 反复读取AD 数据以实现连续不间断采样。ReadDeviceAD 函数结构如图1－9 所示。该函数读取USB2002 采集卡AD 部件上的批量数据，待读完整过指定长度的数据才返回。HDevice 为设备对象句柄,它由CreateDevice 创建。pADBuffer 为用户数据缓冲区地址。nReadSizeWords 为每次从AD 卡上读取数据的长度。函数接受的是从设备上采集的LSB 原码数据，进行信号分析之前，需要将原码数据首先转换成为电压信号再进行分析处理。

图1-9 ReadDeviceAD函数

数据转换过程中首先要弄清采集卡的精度（即Bit 位数），因为它决定了LSB数码的总宽度CountLSB，然后按照2n=LSB 总数（n 为Bit 位数）换算。本文采用的U18 数据采集卡的AD 为12 位，则CountLSB＝4096，当量程选择±5mV（即±5000mV）时，其单位LSB 的电压值为10000/4096，即 2.44mV。其电压转换过程如图1－10 所示。

图1-10 LSB 原码转换为电压

要对信号进行分析与处理，除了要将原码数据转换成电压之外，还必须要清楚采集数据在缓冲区中的排放规则。否则，用户无法将规则排放在缓冲区中的各通道数据正确分离出来。

此时，系统开发的平台就准备完毕！下面的任务就是要实现系统的各个功能。

第二章虚拟信号处理系统的实现

本论文所设计的虚拟仪器要求实现信号处理的功能。根据层次化及面向对象的编程思想，本论文把整个系统分成以下几个模块：数据采集、文件管理、信号发生、时域分析、频谱分析以及其他功能。

2.1基于LabVIEW 的虚拟振动测试分析系统总体设计

本论文所设计的信号处理系统，完成信号处理的通用功能等。系统总体结构如图2-1所示。

图2-1 系统总体结构图

从图2-1中可以看出，信号处理系统的功能包括六大模块，每个模块又包含多种子模块的功能。信号处理系统的主界面如图2-2所示。对应在主界面图中，

图2-2 系统的主界面

数据采集、信号发生、时域分析、频域分析以及其他功能是通过一旋钮控件进行

控制，而数据的采集、数据的存储与读取则分别通过布尔按钮控制。因此，通过旋钮控件来选择所需要的信号处理的功能模块，在各个功能模块中通过布尔按钮来控制具体的信号处理功能。同时，旋钮旋转到不同的位置，其左边显示的分析功能模块也就不同。这种对应的关系在程序中是通过一Tab控件来实现的，因为Tab控件中有多个Page，所以，旋钮控件的不同位置就对应着不同的Page。

本论文的系统分析功能较多，需要用合适的算法来判断程序在各个时刻应该运行哪个分析功能。最初，本论文尝试了用LabVIEW的布尔控件来控制Case结构，使得不同的分析功能通过布尔控件来进行控制，这样来构成整个系统的功能模块。但是，如果Case结构过多的话，就会在很大程度上影响系统处理的速度。原因是LabVIEW的运行机制是多线程技术，虽然应用了多线程技术可以同时处理多个任务，但是任务过多将影响整个系统的处理速度。即若在程序中直接用布尔控件来控制，运行中每次循环都要对所有布尔控件判断之后才能确定程序的分支数据流的流向，所需要的时间比较长，因此，系统的运行速度慢。为了提高系统的运行速度，在参考文献中找到了一解决方案：将原来的多个Case结构合并成单个Case结构，合并后Case结构的输入值不再是用单个的布尔控件，而是利用改进后的输入方案。其输入值的改进方案如图2-3所示。该图是通过数据采集模块中各子模块的改进为例进行说明。首先将数据采集、存储与读取的功能所对应的布尔控件组成一个布尔数组，然后利用数组中值为真的下标值作为Case结构的输入值，控制程序进入其某个子功能模块中进行数据的处理。通过改进之后的Case结构，系统的运行速度提高的效果明显。

图2-3 Case结构输入值的改进方案

因为LabVIEW软件开发是基于层次化思想，其调用层次也是不受限制的。所以本论文将系统中常用的一些功能进行模块化处理，即制作成SubVI程序，然后在主程序中调用SubVI程序，在主程序中会出现SubVI图标形式，这样就使整个主程序变得简洁明了，方便阅读和进行修改，提高了系统的可靠性和开发效率。

2.2虚拟信号处理系统的分析功能设计

2.2.1数据采集模块设计

基于虚拟仪器的测试系统典型的硬件结构为：传感器→信号调理器→数据采集设备→计算机。传感器将被测的温度、压力、位移等各种物理量转换为电信号；信号调理器对电信号进行放大、滤波、隔离等预处理；数据采集设备主要功能是将模拟信号转换为数字信号，此外一般包括了信号的放大、采样保持、多路复用等功能。

数据采集提供了整个信号处理系统的数据来源，是虚拟仪器的基本组成部分。数据采集的过程如图2-4所示。在这个过程中用来自传感器的模拟量被转换为数字量。模拟信号()x t 经脉冲序列采样后，成为时间离散信号()x n ，再量化以后得到取值也是离散化的数字信号。图2-4所示中s T 为采样周期，它的倒数就是采样

率。

图2-4 数据采集流程图

数据采集系统如图2-6所示，一般由数据采集硬件、硬件驱动程序和数据采集函数三部分组成。

图2-6 基于LabVIEW数据采集系统框图

数据采集SubVI 的具体流程如图2-7所示。

图2-7 数据采集软件流程图

LabVIEW程序框图如图2-8所示。

图2-8 数据采集

2.2.2文件管理模块设计

本论文设计的信号处理系统既能实时显示采集到的数据，也可以将采集到的数据进行保存，供在线或者离线分析使用。文件管理模块主要由数据的存储和数据的读取两部分组成，它的软件流程图如图2-9所示。

图2-9 文件管理软件流程图

本系统在存储数据的时候是用二进制文件进行保存的，这样可以方便地应用于Matlab进行小波分析、神经网络分析等。在调用数据的时候，直接在图线

（Waveform Chart）中回放出原始波形。

在本论文的系统设计中，将数据采集与文件管理合并一起。数据采集的功能测试：

2.2.3信号发生模块的设计

本论文的虚拟仪器的信号发生功能可以产生各种数字信号，包括正弦波、三角波、方波、锯齿波、白噪声等波形，为信号处理系统功能验证的仿真实验提供了条件和基础。

信号发生模块的软件流程图如图2-10所示。

图2-10 信号发生软件流程图

信号类型选择包括了基本函数的信号，同时又包括了几种特殊的信号，例如：

白噪声、高斯白噪声、周期随机白噪声、多频波的发生、函数波形的发生等。用

户可以根据自己的需要选择不同的信号类型，同时可以设置对应信号的参数。通

用的信号参数设置包括：信号的频率、信号的幅值、信号的初始相位、信号的采样频率、采样个数等；对于多频波的信号，它的参数设置包括各频率成分的频率、振幅、相位；对于噪声信号的参数设置包括标准偏离、随机数种子个数、输出功率谱幅度。

信号发生功能可以完成多种信号波形的发生、显示，因此便存在信号类型选择以及参数设置的问题。信号发生的软件程序框图如图2-11所示。从图中可以看出，通过下拉菜单的方式来选择进入不同信号类型的控制面板，用户可以选择正弦信号、白噪声等多种类型的信号。当前面板的Ring菜单的选择不同时，信号类型选择变量发生相应的变化，来控制后面流程的发生，同时显示出波形。所有的参数设置已经进行了初始化，起初产生的信号都是默认的频率、振幅、相位等。用户可以对参数进行修改以达到用户的要求。另外，在波形是显示方面，没有采用最大值自动充满显示屏幕的方式，而是采用了信号最大值和最小值的1.2倍来显示屏幕的上下限，并且在显示时有500ms的延时，来调节波形的显示速度。

图2-11 信号发生模块的程序框图

信号分析的经典方法有时域分析法与频域分析法，下面将分别介绍时域分析模块、频域分析模块的设计、实现的过程。

2.2.4 时域分析模块的设计

所谓对信号的时域统计分析，可以求取信号在时域中的特征参数，例如：均值、均方值、方差等，以及信号波形在不同时刻的相似性和关联性，例如：自相关函数、互相关函数。

信号处理系统中求取的特征值包括了信号的最大值、最小值、均值、均方值、方差。

下面分别叙述一下它们各自的定义以及意义。若被测信号()x t 经过采样之后成为时域数字序列()x n ，则有：

1. 峰值

定义：指波形上与零线的最大偏离值。

max ()p x x t =

在虚拟信号处理系统中，采用时域的数字序列峰值作为信号峰值的估计。

{}?max ()p x

x n = 意义：例如在考核机器的结构强度时，尤其在低频段，结构的破坏直接与峰值有关。

2. 均值

定义：一段时间内或者一个周期内信号量的均值。

基于labview的低通滤波器设计要点

基于LabVIEW的低通滤波器设计 学号： 201220120214 姓名：敖智男 班级： 1221202 专业：测控技术与仪器 课程教师：方江雄 2015年6月14 日

目录 一．设计思路 (2) 二．设计目的 (2) 三．程序框图主要功能模块介绍 1.测试信号生成模块 (3) 2.滤波功能模块.................................................................. .3 3.频谱分析模块 (4) 4.While循环模块 (5) 四．进行频谱分析.................................................................6、7五．主要设计步骤..................................................................8、9六．运行结果.. (10) 七．设计心得 (11)

低通滤波器是指对采样的信号进行浦波处理，允许低于截至频率的信号通过，高于截止频率的信号不能通过，提高有用信号的比重，进而消除或减少信号的噪声干扰。 一．设计思路 本VI设计的低通滤波器主要是先将正弦信号和均匀白噪声信号叠加，利用Butterworth低通滤波器进行滤波处理，得到有用的正弦信号:再对经过低通滤波器处理后的信号及信号频谱与滤波前的进行比较分析，检测滤波后的信号是否满足用户的要求。 二．设计目的 基于LabVIEW虚拟平台，将“正弦波形”函数和“均匀白噪声”函数产生的信号进行叠加以产生原始信号，让其先通过一个高通滤波器，滤除白噪声的带外杂波，以便在后续程序中低通滤波器可以输出正弦波；然后经过低通滤波器滤波处理，对滤波前后的信号和信号频谱进行比较，从而对低通滤波器的滤波效果进行检验。

利用LabVIEW实现信号处理

利用LabVIEW实现信号处理 摘要 信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员携带。而基于LabVIEW设计的虚拟频谱分析仪，用软件代替硬件，价格低，便于工程技术人员完成现场信号的采集、处理及频谱分析。 现今最有代表性的图形化编辑软件——LabVIEW，用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。另外本文还根据LabVIEW中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。 关键词虚拟仪器数据采集总线LabVIEW 1.1 LabVIEW简介 LabVIEW (laboratory virtual instrument engineering wokbench——实验室虚拟仪器工程平台)的概念,是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。LabVIEW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作, 是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言G的开发环境。 LabVIEW集成了很多仪器硬件库,如GPIB/VXI/PXI/基于计算机的仪器、RS232/485协议、插入式数据采集、模拟/数字/计数器Ｉ/Ｏ、信号调理、分布式数据采集、图像获取和机器视觉、运动控制、PLC/数据日志等。 与传统的编程方式相比,使用LabVIEW设计虚拟仪器,可以提高效率4～10倍。同时,利用其模块化和递归方式,用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。 1.2用LabVIEW设计虚拟仪器的步骤 LabVIEW编程一般要经过以下几个步骤。 1、总体设计：根据用户需求，进行VI总体结构设计，确定面板布局与程序流程，并保证所使用的虚拟仪器硬件在LabVIEW函数库中有相应的驱动程序。 2、前面板设计：在LabVIEW的前面板编辑窗口内，利用工具模板和控件模板进行VI 前面板的设计。 3、方框图编程：在LabVIEW的方框图编辑窗口内，利用工具模板和函数模板进行方框

基于Labview的信号采集与处理

基于Labview的信号采集与处理 实验目的：了解、掌握连续时间信号数字化处理的原理、过程及分析方法； 实验环境：Labview软件平台、信号采集卡（DAQ, Data Acquisition），信号源及示波器等； 实验方案： 信号处理示意图 信号采集与恢复流程图 实验准备： 连接信号源、采集卡、示波器，要求用示波器观测处理前后的信号波形。 连线：采用采集卡的输入端口信号源（68正，34负）和输出端口示波器（22正，55负） 其中输入端口连信号源，输出端口连示波器

做实验前必须先确定采样频率（10倍），采样点数（时域默认3000点）以及恢复滤波器的截止频率（相当于第二个）等。 实验内容： 1．实现正弦波信号的采样恢复处理。信号频率分别选500Hz, 1kHz,, 观察信号的时、频域分布，并比较分析信号处理前后的波形变化。 2．实现周期性方波信号的采样恢复处理。信号的基波频率分别选1kHz, 10kHz, 观察信号的时、频域分布，并比较分析信号处理前后的波形变化。 3．把基波频率为10kHz的周期性方波信号进行采样，最终输出为10kHz 的正弦信号，在示波器中进行观察分析。 4．一个频率为2kHz的正弦波混杂了一个50Hz的工频干扰，试用数字滤波器进行滤波处理，输出纯净的正弦波形。 （注：市电电压的频率为50Hz，它会以电磁波的辐射形式，对人们的日常生活造成干扰，我们把这种干扰称之为工频干扰。） 思考题： 1．对欲采集处理的信号首先必须确定哪些技术指标？ 2．采样点数的选取怎样影响信号的频率特性？ 3．信号经过采集处理，恢复后与原信号有何不同？ 4．通过本次实验有什么收获和建议？请写出你的实验小结。

基于LabVIEW的数据处理和信号分析

基于LabVIEW的数据处理和信号分析 Liu Y an Y ancheng Institute of Technology, Y ancheng, 224003, China E-mail: yanchengliu@https://www.wendangku.net/doc/6b17754349.html, ·【摘要】虚拟仪器技术是一种数据采集和信号分析的方法，它包括有关硬件，软件和它的函数库。用虚拟仪器技术进行数据采集和信号分析包括数据采集，仪器控制，以及数据处理和网络服务器。本文介绍了关于它的原则，并给出了一个采集数据和信号分析的例子。结果表明，它在远程数据交流方面有很好的表现。 【关键词】虚拟仪器，信号处理，数据采集。 ·Ⅰ.引言 虚拟仪器是一种基于测试软硬件的计算机工作系统。它的功能是由用户设计的，因为它灵活性和较低的硬件冗余，被广泛应用于测试及控制仪器领域，。与传统仪器相比，LabVIEW 广泛应用于虚拟仪器与图形编程平台，并且是数据收集和控制领域的开发平台。它主要应用于仪器控制，数据采集，数据分析和数据显示。不同于传统的编程，它是一种图形化编程类程序，具有操作方便，界面友好，强大的数据分析可视化和工具控制等优点。用户在LabVIEW 中可以创建32位编译程序，所以运行速度比以前更快。执行文件与LabVIEW编译是独立分开的，并且可以独立于开发环境而单独运行。 虚拟仪器有以下优点： A：虚拟仪表板布局使用方便且设计灵活。 B：硬件功能由软件实现。 C：仪器的扩展功能是通过软件来更新，无需购买硬件设备。 D：大大缩短研究周期。 E：随着计算机技术的发展，设备可以连接并网络监控。 这里讨论的是该系统与计算机，数据采集卡和LabVIEW组成。它可以分析的时间收集信号，频率范围：时域分析包括显示实时波形，测量电压，频率和期刊。频域分析包括幅值谱，相位谱，功率谱，FFT变换和过滤器。另外，自相关工艺和参数提取是实现信号的采集。 ·II.系统的设计步骤 软件是使用LabVIEW的AC6010Shared.dll。包中的三个功能被使用。分别用AC6010- AD.VI，与AC6010- DI.VI和AC0610- DO.VI实现数据采集，数据输入和数据输出。测试范围的选择，对测试通道和测试时间的设置是由与AC6010- AD.VI完成的。在这里，测试范围为3-5V电压。由于LabVIEW的强大，一些额外的功能可以被添加到系统中。用户必须做几个步骤：

labview信号处理完美版

第一章系统开发平台 1.1硬件平台 硬件平台是虚拟仪器的物理基础，所以为了完成虚拟仪器的设计，首先必须要选择合适的硬件平台。本文设计的系统，硬件平台主要由两部分组成：数据采集卡（DAQ）、PC机。硬件平台的结构如图1-1所示。 图1-1 硬件结构平台 1.1.1数据采集卡的选取 由于计算机所能识别的信号是数字信号，振动、温度、湿度等信号经过传感器和放大器可以输出为模拟电信号，必须经过离散化和数字化才能被计算机所识别，数据采集卡就是实现这一转换功能，为整个后续对信号处理中起到了乘前启后的关键作用。一般常用的数据采集卡（DAQ）的结构如图1-2 所示。 图1-2（a）共用一个A/D

图1-2（b）多个A/D 一般数据采集设备的两个主要指标： 1.采样率 对数据采集设备来说，采样率是A/D芯片转换的速率，不同的设备具有不同 的采样率，进行测试系统设计时应该根据测试信号的类型选择适当的采样率，盲 目提高采样率，会增加测试系统的成本。 2.分辨率 分辨率是数据采集设备的精度指标，用A/D转换的数字位数表示。如果把数 据采集设备的分辨率看作尺子上的刻度，同样长度的尺子上刻度线越多，测量就 越精确。同样的，数据采集设备A/D转换的位数越多，把模拟信号划分得就越细， 可以检测到的信号变化量也就越小。在图1-3所示中用一3位的A/D转换芯片去转换振幅为5V的正弦信号，它将峰—峰为10V的电压分成32=8段，则每次采样的模拟信号转换为其中的一个数字段，用000~111之间的码来表示。而用它得到 正弦波的数字图象是非常粗糙的。若改用16位的A/D转换芯片，则将10V电压2=65536段，经过A/D转换之后的数字图象是相当精细，完全能反映出原分成16 始的模拟信号。 图1-3 A/D芯片的位数对反映原始信号的影响

利用LabVIEW实现信号处理

利用ＬabＶIＥW实现信号处理

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利用LaｂVＩEW实现信号处理 摘要 信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成,价格昂贵,体积庞大,不便于工程技术人员携带。而基于ＬａｂVIＥW设计的虚拟频谱分析仪,用软件代替硬件，价格低，便于工程技术人员完成现场信号的采集、处理及频谱分析。 现今最有代表性的图形化编辑软件——LaｂVＩEW，用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号,显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。另外本文还根据LａbVIEＷ中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。 关键词虚拟仪器数据采集总线LabVIEW １.1 LabVIEW简介 ＬabVＩEW (ｌaｂｏｒatory vｉrtｕａl instrument enｇineering wｏkbｅncｈ——实验室虚拟仪器工程平台）的概念,是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。LaｂVIＥW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作, 是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言G的开发环境。 ＬabVIEW集成了很多仪器硬件库，如GPIB/ＶＸI/PXI／基于计算机的仪器、RＳ232／４8５协议、插入式数据采集、模拟/数字/计数器Ｉ／Ｏ、信号调理、分布式数据采集、图像获取和机器视觉、运动控制、ＰLC/数据日志等。 与传统的编程方式相比,使用LabＶIＥＷ设计虚拟仪器,可以提高效率4～１0倍。同时,利用其模块化和递归方式,用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。 1.２用LaｂVIEＷ设计虚拟仪器的步骤 ＬabVIEＷ编程一般要经过以下几个步骤。 １、总体设计:根据用户需求，进行ＶI总体结构设计，确定面板布局与程序流程,并保证所使用的虚拟仪器硬件在LaｂＶＩEW函数库中有相应的驱动程序。 2、前面板设计:在ＬabVIEW的前面板编辑窗口内，利用工具模板和控件模板进行ＶI 前面板的设计。 3、方框图编程:在LabVＩＥW的方框图编辑窗口内，利用工具模板和函数模板进行方

Labview心电信号处理

Labview心电信号处理 目录 一．概述 (2) 二．心电信号预处理 (3) 2.1 消除基准漂移 (4) 2.2 消除宽带噪声 (6) 三．对心电信号进行特征提取 (7) 3.1 QRS综合波检测 (8) 3.2 胎儿心电信号提取 (9) 四．总结 (13)

一．概述 心电图是一种记录心脏产生的生物电流的技术。临床医生可以利用心电图对患者的心脏状况进行评估，并做出进一步诊断。ECG记录是通过对若干电极(导联)感知到的生物电流进行采样获得的。图1中显示了典型的单周期心电图波形。 图1典型的单周期心电图波形 通常说来，记录的心电信号会被噪声和人为引入的伪影所污染，这些噪声和伪影在我们感兴趣的频段内，并且与心电信号本身有着相似的特性。为了从带有噪声的心电信号中提取出有用的信息，我们需要对原始的心电信号进行处理。 从功能上来说，心电信号的处理可以大致分为两个阶段：预处理和特征提取(如图2所示)。预处理阶段消除和减少原始心电信号中的噪声，而特征提取阶段则从心电信号中提取诊断信息。

图2典型的心电信号处理流程图 使用LabVIEW和相关工具箱，如高级信号处理工具箱(ASPT)和数字滤波器设计工具箱(DFDT)等，用户可以方便地创建针对两个阶段的信号处理应用，包括消除基线漂移、清除噪声、QRS综合波检测、胎儿心率检测等。本文着重讨论使用LabVIEW 进行典型的心电信号处理的方法。 二．心电信号预处理 心电信号预处理可以帮助用户去除心电信号中的污染。广义上讲，心电信号污染可以分为如下几类： ?电源线干扰 ?电极分离或接触噪声 ?病人电极移动过程中人为引入的伪影 ?肌电（EMG）噪声 ?基准漂移 在这些噪声中，电源线干扰和基准漂移是最为重要的，可以强烈地影响心电信号分析。除了这两种噪声，其它噪声由于可能是宽频带的且复杂的随机过程，也会使心电信号失真。电源线干扰是以60 Hz (或 50 Hz)为中心的窄带噪声，带宽小于1Hz。通常，心电信号的采集硬件可以消除电源线干扰。但是，基准漂

基于LABVIEW的多通道数据采集系统信号处理

目：基于LabVIEW的多通道数据采集系统 2010年03月20日 互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会 毕业设计开题报告 1．结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 1.本课题的研究背景及意义 近年来，以计算机为中心、以网络为核心的网络化测控技术与网络化测控得到越来越多的应用，尤其是在航空航天等国防科技领域。网络化的测控系统大体上由两部分组成：测控终端与传输介质，随着个人计算机的高速发展，测控终端的位置原来越多的被个人计算机所占据。其中，软件系统是计算机系统的核心，设置是整个测控系统的灵魂，应用于测控领域的软件系统成为监控软件。传输介质组成的通信网络主要完成数据的通信与采集，这种数据采集系统是整个测控系统的主体，是完成测控任务的主力。因此，这种“监控软件-数据采集系统”构架的测控系统在很多领域得到了广泛的应用，并形成了一套完整的理论。2.本课题国内外研究现状 早期的测控系统采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监控，通过操作盘进行集中式操作；而计算机系统是以计算机为主体，加上检测装置、执行机构与被控对象共同构成的整体。系统中的计算机实现生产过程的检测、监督和控制功能。由于通信协议的不开放，因此这种测控系统是一个自封闭系统，一般只能完成单一的测控功能，一般通过接口，如RS-232或GPIB接口可与本地计算机或其他仪器设备进行简单互联。随着科学技术的发展，在我国国防、通信、航空、气象、环境监测、制造等领域，要求测控和处理的信息量越来越大、速度越来越快。同时测控对象的空间位置日益分散，测控任务日益复杂，测控系统日益庞大，因此提出了测控现场化、远程化、网络化的要求。传统的单机仪器已远远不能适应大数量、高质量的信息采集要求，产生由计算机控制的测控系统，系统内单元通过各种总线互联，进行信息的传输。 网络化的测控技术兴起于国外，是在计算机网络技术、通信技术高速发展，以及对大容量分布的测控的大量需求背景下发展起来，主要分为以下几个阶段：第一阶段： 起始于20世纪70年代通用仪器总线的出现，GPIB实现了计算机与测控系统的首次 结合，使得测量仪器从独立的手工操作单台仪器开始总线计算机控制的多台仪器的测控系统。此阶段是网络化测控系统的雏形与起始阶段。第二阶段：

基于labview的数字信号处理

基于LABVIEW的数字信号处理 摘要：LabVIEW 是建立测试、测量和自动化应用的图标语言，使用灵活方便。本文介绍了利用LabVIEW8.6 实现多路数据检测和分析方法的实现。构建一集信号采集、存储、分析和处理的检测系统。该系统可以同时检测三路电压和一路加速度信号。并可以对检测到的信号进行滤波、曲线拟合和小波分析等运算。系统界面友好，操作简单。 关键词：LABVIEW 多路信号滤波谐波分析 0 引言 本文设计的虚拟多路检测系统是基于虚拟仪器平台所开发的应用系统，主要完成了如何充分利用虚拟仪器平台的功能控件构建一个电压、频率信号的采集、存储、分析和处理为一体的多路检测系统。建立在DAQ 采集卡基础上的虚拟仪器具有一机多用、用户自定义功能和使用维护方便等特点，代表了今后仪器的发展方向。LabVIEW2012是虚拟仪器图形编程语言，它以软件为中心，利用计算机强大的计算、显示和处理能力，在计算机屏幕上组建用户自己的仪器和仪表。实现了将仪器装入计算机。 1 系统的总体设计 基于LABVIEW2012的多路采集系统设计包含以下部分：控制对象建模、数据采集、数据传输、数据处理、控制信号输出接口电路设计及其它附属功能的设计。本设计采用虚拟仪器技术搭建基于LABVIEW2012软件开发平台的多路检测系统总体结构如图1 所示。 图1 系统总体结构图 2 模拟信号选择 采集的模拟信号主要分为三个部分组成，第一、均匀白噪声，第二50hz的干扰信号，第三45hz的参考信号。在初始调试过程中可以用labview中信号合成单元将这三个信号经过合成，调试成模拟的采集信号，这样可以方便调试. 3 自适应滤波器

第七章 labview信号分析与处理

第七章信号分析与处理 7．１概述 LabVIEW 6i版本中，有两个子模板涉及信号处理和数学，分别是Analyze子模板和Methematics子模板。这里主要涉及前者。 进入Functions模板Analyze》Signal Processing子模板。 其中共有6个分析VI库。其中包括： ①．Signal Generation（信号发生）：用于产生数字特性曲线和波形。 ②．Time Domain（时域分析）：用于进行频域转换、频域分析等。 ③．Frequency Domain（频域分析）： ④．Measurement（测量函数）：用于执行各种测量功能，例如单边FFT、频谱、比例加窗以及泄漏频谱、能量的估算。 ⑤．Digital Filters（数字滤波器）：用于执行IIR、FIR 和非线性滤波功能。 ⑥．Windowing（窗函数）：用于对数据加窗。 在labview\examples\analysis目录中可找到一些演示程序。 7．２信号的产生 本节将介绍怎样产生标准频率的信号，以及怎样创建模拟函数发生器。参考例子见examples\analysis\sigxmpl.llb。 信号产生的应用主要有： ●当无法获得实际信号时，（例如没有DAQ板卡来获得实际信号或者受限制无法访 问实际信号），信号发生功能可以产生模拟信号测试程序。 ●产生用于D/A转换的信号 在LabVIEW 6i中提供了波形函数，为制作函数发生器提供了方便。以Waveform>>Waveform Generation中的基本函数发生器（Basic Function Generator.vi）为例，其图标如下： 其功能是建立一个输出波形，该波形类型有：正弦波、三角波、锯齿波和方波。这个VI会

LABVIEW的数字信号处理分析的介绍

南京工业大学 学院：自动化与电气工程学院 课题：LABVIEW的数字信号的分析处理介绍学号：612081101033 姓名：周衍 导师：张兴华 2011 年12 月 2 日

0 引言 LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台）是由美国国家仪器公司所开发的图形化程序编译平台，发明者为杰夫·考度斯基（Jeff Kodosky），程序最初于1986年在苹果电脑上发表。LabVIEW早期是为了仪器自动控制所设计，至今转变成为一种逐渐成熟的高级编程语言。图形化程序与传统编程语言之不同点在于程序流程采用"数据流"之概念打破传统之思维模式，使得程序设计者在流程图构思完毕的同时也完成了程序的撰写。 LabVIEW率先引入了特别的虚拟仪表的概念，用户可通过人机界面直接控制自行开发之仪器。此外LabVIEW提供的库包含：信号截取、信号分析、机器视觉、数值运算、逻辑运算、声音震动分析、数据存储...等。目前可支持Windows，UNIX，Linux，Mac OS等操作系统。由于LabVIEW特殊的图形程序简单易懂的开发接口，缩短了开发原型的速度以及方便日后的软件维护，因此逐渐受到系统开发及研究人员的喜爱。目前广泛的被应用于工业自动化之领域上。LabVIEW默认以多线程运行程序，对于程序设计者更是一大利器。此外LabVIEW通信接口方面支持：GPIB，USB，IEEE1394，MODBUS，串行接口，并发端口，IrDA，TCP，UDP，Bluetooth，.NET，ActiveX，SMTP...等接口。 本文旨在综合实际应用时对原始数据的处理，简单地介绍此软件在对信号方面的的分析方式，剖析其中的优点。（待改） 1 LABVIEW数据处理 原始数据并不总能即刻传递有用、正确的信息。通常，用户必须变换信号来去除噪声干扰、纠正因设备故障损坏的数据或补偿环境的影响（如：温度与湿度）。为此，信号处理，作为对信号的分析、解释和操作，是几乎各类工程应用中的基本需求。借助LABVIEW软件完整的分析功能，无需浪费时间去移动不相容工具之间的数据，无需编写自己的分析规程，就能处理各类信号。 2 LABVIEW数据分析方式 用户在实际操作中可根据不同情况选择在线分析或离线分析。 2.1 在线分析 用户可借助在线分析, 加快决策，及时得到数据结果。 在线分析表明：数据接受相同应用程序的分析和采集。若应用程序可根据进入数据的特征监测信号并作改变，用户就需要在采集数据时加以分析。通过测量和分析信号的某些方面，用户能让应用数据适合某些情况并启用合适的执行参数，并可以将数据保存至磁盘来提高采样率。尽管这只是一个范例，但有数千种应用程序都需要一定的智能（根据不同的条件作出相应决定的能力）；适应性也是必需的，只能将分析算法在数据处理之前添加到应用程序中才有实现的可能。 通常，作出决定基于自动化数据处理。这意味着：逻辑在应用程序中已经建立，用来进行某些行为操作。例如，当温度越过阈值或振动水平过高时，工厂监控系统会点亮1个LED来给出提示。然而，并非所有基于采获的数据的决定都是自动作出的。为确定系统是否按预期运行，用户往往必须时刻监测执行。您不需要记录数据、从文件或数据库中提取数据，再对它进行离线分析只为发现采集中的问题，而应在采集数据时当时就可辨识分析问题。这时候，应用程序必须处理采获的数据，再用一种最适用的方式对数据进行处理、简化、规范化和显示。LABVIEW中对话的内置套件，可令创建的应用程序向操作人员或用户提供选件。例如，若温度过高，对话可以提示操作人员采用指定操作，然后按“确定(OK)”

LabVIEW的数据采集与信号处理

LabVIEW的数据采集与信号处理 摘要: 针对虚拟仪器技术具有性能高, 易于实现硬件和软件集成等特点, 将虚拟仪器技术和LabvIEW 应用于测试领域。以计算机和NI 9201 数据采集卡为硬件, 以LabVIEW8. 6 软件作为开发平台, 构建了数据采集与信号处理的虚拟测试系统。系统由信号源和信号处理模块组成。 关键词:虚拟仪器; LabVIEW; 数据采集; 信号处理 虚拟仪器是指以通用计算机作为系统控制器, 由软件来实现人机交互和大部分仪器功能的一种计算机仪器系统。NI 公司开发的LabVIEW 是目前最为成功的虚拟仪器软件之一, 它是一种基于G 语言的32 位编译型图形化编程语言, 其图形化界面可以方便地进行虚拟仪器的开发, 并在测试测量、数据采集、仪器控制、数字信号处理等领域得到了广泛的应用。 1虚拟仪器测试系统的结构 以美国国家仪器公司N I 的LabV IEW8. 6 作为开发平台, 配合NI 公司的N I 9201 数据采集卡作为硬件实现该测试系统的设计。该系统可实现单、双通道的模拟信号的采集、虚拟信号的产生, 同时完成对信号的分析与处理, 测试系统的核心是前端数据采集和后续信号处理。虚拟仪器测试系统的结构框图如图1 所示。 图1 虚拟仪器测试系统的结构框图 2 程序设计模块 该测试系统体现了NI公司提出的软件即是仪器的思想, 以LabVIEW8.6为平台, 设计的虚拟仪器能够完成对数据采集卡采集的模拟信号进行分析与处理, 同时, 利用LabVIEW 的强大功能, 开发了虚拟信号发生器模块, 使得该虚拟仪器对仿真信号进行分析与处理。也即该测试系统的信号源包括: 数据采集卡采集的模拟信号; 虚拟信号发生器模块产生的仿真信号。据采集与信号处理系统的结构框图如图2 所示。 图2数据采集及信号处理系统的结构框图 2. 1. 1 数据采集卡采集的模拟信号 以NI 公司的NI 9201 数据采集卡作为硬件, 实现该数据采集系统的设计。NI 9201 提供8 个

使用LabVIEW进行心电信号处理

使用LabVIEW进行心电信号处理 心电图是一种记录心脏产生的生物电流的技术。临床医生可以利用心电图对患者的心脏状况进行评估，并做出进一步诊断。ECG记录是通过对若干电极(导联)感知到的生物电流进行采样获得的。图1中显示了典型的单周期心电图波形。 图1 典型的单周期心电图波形 通常说来，记录的心电信号会被噪声和人为引入的伪影所污染，这些噪声和伪影在我们感兴趣的频段内，并且与心电信号本身有着相似的特性。为了从带有噪声的心电信号中提取出有用的信息，我们需要对原始的心电信号进行处理。 从功能上来说，心电信号的处理可以大致分为两个阶段：预处理和特征提取(如图2所示)。预处理阶段消除和减少原始心电信号中的噪声，而特征提取阶段则从心电信号中提取诊断信息。

图2 典型的心电信号处理流程图 使用LabVIEW和相关工具箱，如高级信号处理工具箱(ASPT)和数字滤波器设计工具箱(DFDT)等，用户可以方便地创建针对两个阶段的信号处理应用，包括消除基线漂移、清除噪声、QRS综合波检测、胎儿心率检测等。本文着重讨论使用LabVIEW进行典型的心电信号处理的方法。 1. 心电信号预处理 心电信号预处理可以帮助用户去除心电信号中的污染。广义上讲，心电信号污染可以分为如下几类： ?电源线干扰 ?电极分离或接触噪声 ?病人电极移动过程中人为引入的伪影 ?肌电（EMG）噪声 ?基准漂移 在这些噪声中，电源线干扰和基准漂移是最为重要的，可以强烈地影响心电信号分析。除了这两种噪声，其它噪声由于可能是宽频带的且复杂的随机过程，也会使心电信号失真。电源线干扰是以60 Hz (或50 Hz)为中心的窄带噪声，带宽小于1Hz。通常，心电信号的采集硬件可以消除电源线干扰。但是，基准漂移和其它宽带噪声通过硬件设备很难抑制。而软件设计则成为更为强大而可行的离线式心电信号处理方法。用户可以使用以下方法来消除基准漂移和其它宽带噪声。 消除基准漂移 基准漂移的产生通常源于呼吸，频率在0.15 到0.3 Hz之间，可以通过使用高通数字滤波器进行抑制。用户还可以使用小波变换通过消除心电信号的趋势来消除基准漂移。

利用LabVIEW实现信号处理

利用LabVIEW实现信号处理

利用LabVIEW实现信号处理 摘要 信号处理几乎涉及到所有的工程技术领域，而频谱分析正是信号处理中的一个非常重要的分析手段。一般的频谱分析都依靠传统频谱分析仪来完成，价格昂贵，体积庞大，不便于工程技术人员携带。而基于LabVIEW设计的虚拟频谱分析仪，用软件代替硬件，价格低，便于工程技术人员完成现场信号的采集、处理及频谱分析。 现今最有代表性的图形化编辑软件——LabVIEW，用之模拟从DAQ板卡中采集到一路带有均匀白噪声的正弦信号，显示其波形，并分析、显示其幅频特性曲线以及相频特性曲线。另外本文还根据LabVIEW中的子程序，实现了语音信号的录音与播放。 关键词虚拟仪器数据采集总线 LabVIEW 1.1 LabVIEW简介 LabVIEW (laboratory virtual instrument engineering wokbench——实验室虚拟仪器工程平台)的概念,是直观的前面板与流程图式的

编程方法的结合,是构建虚拟仪器的理想工具。LabVIEW和仪器系统的数据采集、分析、显示部分一起协调工作, 是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言G的开发环境。 LabVIEW集成了很多仪器硬件库,如GPIB/VXI/PXI/基于计算机的仪器、RS232/485协议、插入式数据采集、模拟/数字/计数器Ｉ/Ｏ、信号调理、分布式数据采集、图像获取和机器视觉、运动控制、PLC/数据日志等。 与传统的编程方式相比,使用LabVIEW设计虚拟仪器,可以提高效率4～10倍。同时,利用其模块化和递归方式,用户可以在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。1.2用LabVIEW 设计虚拟仪器的步骤 LabVIEW编程一般要经过以下几个步骤。 1、总体设计：根据用户需求，进行VI总体结构设计，确定面板布局与程序流程，并保证所使用的虚拟仪器硬件在LabVIEW函数库中有相应的驱动程序。 2、前面板设计：在LabVIEW的前面板编辑窗口内，利用工具模板和控件模板进行VI前面板的设计。

(完整版)基于LABVIEW的虚拟频谱分析仪设计

目录 1 设计任务 (1) 1.1 技术要求 (1) 1.2 设计方案 (1) 2 基本原理 (1) 3 建立模型 (2) 3.1 系统前面板设计 (3) 3.2 系统程序框图设计 (3) 3.3 系统程序运行结果 (4) 4 结论与心得体会 (9) 4.1 实验结论 (9) 4.2 心得体会 (10) 5 参考文献 (10)

基于LABVIEW的虚拟频谱分析仪设计1设计任务 1.1 技术要求 1）设计出规定的虚拟频谱分析仪，可对输入信号进行频域分析，显示输入信号的幅度谱和相位谱等 2）设置出各个控件的参数； 3）利用LabVIEW实现该虚拟频谱分析仪的设计； 4）观察仿真结果并进行分析； 5）对该虚拟频谱分析仪进行性能评价。 1.2 设计方案 虚拟频谱分析仪的设计包括以下三个步骤： 1) 按照实际任务的要求，确定频谱分析仪的性能指标。 2) 按照实验原理想好设计思路，并且完成电路图及程序，然后在前面板和程序流程图中实现。 3) 完成电路设计，运行程序并且检查，直至无误后观察仿真结果并且分心。 2基本原理 本设计采用的是数字处理式频谱分析原理，方法为：经过采样，使连续时间信号变为离散时间信号，然后利用LabVIEW的强大的数字信号处理的功能，对采样得到的数据进行滤波、加窗、FFT 运算处理，就可得到信号的幅度谱、相位谱以及功率谱。FFT的输出都是双边的，它同时显示了正负频率的信息。通过只使用一半FFT输出采样点转换成单边FFT。FFT的采样点之间的频率间隔是fs/N，这里fs是采样频率。FFT和能量频谱可以用于测量静止或者动态信号的频率信息。FFT提供了信号在整个采样期间的平均频率信息。因此，FFT主要用于固定信号的分析（即信号在采样期间的频率变化不大）或者只需要求取每个频率分量的平均能量。 在采样过程中，为了满足采样定理，对不同的频率信号，选用合适的采样速率，从而防止频率混叠。实际中，我们只能对有限长的信号进行分析与处理，而进行傅立叶变换的数据理论上应为无限长的离散数据序列，所以必须对无限长离散序列截断，只取采样时间